煤氣濕法脫硫問題分析與優(yōu)化

焦化二廠煉焦系統(tǒng)擁有2×60孔5.5米焦?fàn)t，年產(chǎn)焦炭130萬噸，煤氣發(fā)生量約65000m3/h，化產(chǎn)系統(tǒng)有1套處理能力61500  m3/h的PDS堿法脫硫裝置設(shè)備，投產(chǎn)以來，生產(chǎn)一直不穩(wěn)定，熔硫采用連續(xù)式熔硫，硫磺日產(chǎn)量為3000kg左右，脫硫塔前煤氣含硫化氫波動較大，3-9g/m3，脫硫塔后煤氣含硫化氫在100m3/h，左右，不能夠為甲醇廠提供穩(wěn)定合格的原料氣。

 經(jīng)過近幾年的運行與摸索，先后同熔硫釜技術(shù)服務(wù)方及PDS催化劑廠家脫硫技術(shù)服務(wù)人員等有關(guān)人員的交流與分析，結(jié)合自身在脫硫生產(chǎn)管理方面的經(jīng)驗，通過對目前運行的PDS堿法脫硫工藝過程中存在的問題分析，對影響脫硫效果的原因提出優(yōu)化方案，進(jìn)一步提高脫硫效果，確保煤氣凈化工序及加工工序正常運行。目前針對脫硫系統(tǒng)存在的問題分析如下：

一、系統(tǒng)優(yōu)化前運行現(xiàn)狀及存在問題

1、PDS堿法脫硫運行方式為單脫硫塔、單再生塔運行，裝置滿負(fù)荷運行時，煤氣處理量達(dá)到65000-73000m3/h，塔前煤氣含硫化氫波動較大，由設(shè)計時的3-6g/m3一度變化為5-9g/m3，塔后硫化氫波動達(dá)到100-200g/m3之間，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

2、脫硫塔運行3年以后塔阻力上升較快，曾長期一度達(dá)到1000-1500Pa煤氣系統(tǒng)安全運行受到威脅。

3、脫硫再生塔采用高塔再生，動力消耗大，壓縮空氣采用空壓機(jī)4臺供給，空氣含水量大，管道冬季積水嚴(yán)重，氣壓流量波動大，影響再生，再生塔經(jīng)常出現(xiàn)液體翻騰現(xiàn)象，影響硫的浮選。

4、再生塔液流泡沫長期偏稀，帶水嚴(yán)重，嚴(yán)重制約熔硫工序的生產(chǎn)。

5、在長期運行過程中，熔硫釜能力不足，不足以每天消耗系統(tǒng)產(chǎn)生的硫泡沫。

6、放流管及閥門經(jīng)常堵塞，硫磺產(chǎn)量明顯偏低，日產(chǎn)量低于3噸，同時部分生硫磺隨熔硫釜清液以懸浮硫的形式被帶走，沉積于緩沖槽中。

7、設(shè)備運行過程中，溶液流量表、空氣流量計經(jīng)常出現(xiàn)失真現(xiàn)象，影響系統(tǒng)穩(wěn)定調(diào)節(jié)。

8、泡沫槽運行過程中，框式攪拌器配備電機(jī)減速機(jī)為7.5Kw,經(jīng)常出現(xiàn)故障，無法正常運行。

9、配堿加藥系統(tǒng)設(shè)置在地面上不合理，個人勞動強(qiáng)度加大，催化劑活化槽無攪拌。

10、系統(tǒng)復(fù)鹽生成快，長期穩(wěn)定在250g/t左右。

二、原因分析及優(yōu)化措施：

1、影響脫硫效率的因素分析

從兩年的運行看，裝置運行不穩(wěn)定，經(jīng)過對各環(huán)節(jié)的檢查和分析，發(fā)現(xiàn)影響脫硫效果的主要原因有以下幾點：

（1）配煤質(zhì)量的影響

隨著配煤煤種的不斷變化及脫硫液的配入，配合煤中硫份的不斷升高，致焦?fàn)t煤氣中硫化氫含量波動較大，有時超出設(shè)備原設(shè)計的處理能力。

措施：建議配煤系統(tǒng)穩(wěn)定入爐煤中含s，合理配入脫硫廢液。

（2）我廠采用的脫硫塔Ф6400mm,再生塔Ф4600單塔脫硫，工藝如圖（1）所示。再生工藝已不能夠滿足生產(chǎn)的需要，當(dāng)塔前硫化氫超過5-6g/m3、煤氣量超過65000m3/h，超出了設(shè)計能力，塔后硫化氫就會不穩(wěn)定。

 

 

措施：采取雙脫硫塔串聯(lián)，雙再生塔再生工藝，優(yōu)化運行后工藝流程圖如圖（2）所示。

（3）溶液成分的影響，塔前硫化氫偏高后，致使溶液中吸收的硫化氫轉(zhuǎn)化為Hs-離子的濃度增高，溶液發(fā)黑，影響PDS的監(jiān)測濃度使結(jié)果偏高，PDS、對苯二酚消耗增加而未及時投加，通過化驗分析的溶液成份控制，誤認(rèn)為PDS在工藝控制指標(biāo)以內(nèi)，使溶液成份失調(diào)，再生系統(tǒng)出現(xiàn)問題。

措施：PDS消耗應(yīng)根據(jù)塔前硫化氫含量計算出吸收硫化氫的量，以1T硫化氫消耗PDS為1.5-2.0kg計算，推導(dǎo)出應(yīng)加入的PDS的量，穩(wěn)定溶液中PDS的濃度。

（4）溫度的影響：脫硫塔前煤氣溫度冬季變化較大，夏季高過30℃，冬季低于25℃，對脫硫液溫度影響較大，冬季低于35℃，夏季高于40℃，嚴(yán)重影響硫化氫的吸收及脫硫液成份中復(fù)鹽的穩(wěn)定，脫硫為放熱反應(yīng)，再生為吸熱反應(yīng)，當(dāng)溫度過低吸收，再生反應(yīng)變慢，溫度過高再生時復(fù)鹽產(chǎn)生過快，脫硫效率下降。

措施：①在不影響粗苯系統(tǒng)正常運行的情況下，夏季針對煤氣溫度偏高，降低粗苯Ⅱ段貧油溫度及終冷塔后煤氣溫度，使洗苯塔后煤氣溫度不大于29℃，冬季通過塔前煤氣水封下油管預(yù)熱煤氣高于25℃。‚建議對洗苯后到脫硫前煤氣管道保溫，穩(wěn)定塔前煤氣溫度。

2、塔阻力上升問題：

脫硫、再生、熔硫及殘液回用是一個系統(tǒng)工程，四者相互聯(lián)系，相互影響，日常生產(chǎn)中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會導(dǎo)致生產(chǎn)狀況惡化，其結(jié)果使脫硫效率下降，溶液中懸浮硫增高。

（1）當(dāng)煤氣量大于70000m3/h時，煤氣通過脫硫塔時的空塔流速達(dá)到1.0m/s，達(dá)到一般設(shè)計參數(shù)0.6-0.8m/s的上限，煤氣帶液，經(jīng)脫硫塔捕霧層顆粒物（單質(zhì)硫）堵塞。

（2）系統(tǒng)溶液成份發(fā)生變化，復(fù)鹽長期偏高，使Na2Co3及NaHCo3的溶解度下降而出現(xiàn)的鹽堵。

（3）系統(tǒng)中Hs-氧化再生后生成單質(zhì)硫，浮選不好，溶液中懸浮硫偏高而出現(xiàn)的硫堵。

措施：①正常運行時單臺脫硫塔阻力控制在＜500Pa,當(dāng)阻力＞500Pa時，用脫硫液即時清掃沖洗捕霧層。‚當(dāng)塔阻清掃沖洗后降不下來時，應(yīng)計劃性的每年利用大檢修時間對填料層及捕霧層填料進(jìn)行檢查，必要時進(jìn)行更換。ƒ控制再生系統(tǒng)達(dá)到一定的鼓風(fēng)強(qiáng)度130m3/㎡.h，但是不能過氧，控制復(fù)鹽的氧化產(chǎn)生，保證單質(zhì)硫的正常浮選，降低溶液中的懸浮硫不超過0.5g/l。

3、脫硫空氣系統(tǒng)的不正常運行，使再生、氧化、PDS攜氧、單質(zhì)硫的浮選出現(xiàn)問題，進(jìn)而使系統(tǒng)惡化，硫化氫偏高。

空壓機(jī)站距離脫硫系統(tǒng)較遠(yuǎn)，空氣輸送過程中冷凝產(chǎn)生大量的空氣冷凝水排放不及時產(chǎn)生氣錘，影響再生空氣量。理論上計算氧化1kg硫化氫需空氣2m3，但生產(chǎn)過程中，由于浮選硫泡沫需要，每臺再生塔空氣量必須在2000-2500m3/h之間，鼓風(fēng)強(qiáng)度達(dá)到130m3/㎡.h以上，經(jīng)驗控制值空氣量為溶液循環(huán)量的1.5倍。當(dāng)空氣過大時將會出現(xiàn)塔盤沖翻，或溶液翻騰，對大顆粒單質(zhì)硫進(jìn)行破損，進(jìn)而影響懸浮硫的浮選。

措施：①建議在再生塔進(jìn)塔前空氣管道上增加旋風(fēng)捕霧器，對長距離空氣輸送管道保溫，并定期定時排水，保證空氣壓力及流量穩(wěn)定。‚通過自調(diào)閥調(diào)節(jié)、穩(wěn)定空氣流量在2000-2500m3/h以內(nèi)，保證再生及硫的浮選。ƒ對再生塔塔盤進(jìn)行檢查、固定、防止柵板被沖翻，造成再生失效。

4、泡沫偏稀原因及分析：

（1）塔前硫化氫增高，系統(tǒng)中Hs-增大，PDS消耗增大而未及時補(bǔ)充，使PDS濃度不夠，Hs-不能徹底轉(zhuǎn)化為硫單質(zhì)，系統(tǒng)中Hs-不斷增大，產(chǎn)生的泡沫中因含單質(zhì)硫變少而變??；PDS含量不夠，攜氧量變小，再生液比重、粘度發(fā)生變化再生塔液位升高，并且出現(xiàn)泡沫帶液現(xiàn)象，再生系統(tǒng)出現(xiàn)惡化。

（2）再生塔液位調(diào)節(jié)器缺陷起不到調(diào)節(jié)液位、控制泡沫層厚度的目的，使泡沫長期大量滯液嚴(yán)重，且無控制、調(diào)節(jié)。

措施：①根據(jù)塔前硫化氫計算加入PDS,利用空氣進(jìn)行浮選，達(dá)到增稠泡沫、降低液位，減少泡沫帶液的目的。‚在再生塔頂安裝攝像頭監(jiān)控（以實現(xiàn)），方便及時觀察和調(diào)節(jié)泡沫層厚度來控制泡沫質(zhì)量。ƒ對再生塔頂液位調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，降低液位調(diào)節(jié)器溶液最高界面，以增大泡沫層厚度改變泡沫質(zhì)量減少帶液。

5、泡沫長期偏稀，使熔硫釜處理能力下降，進(jìn)液量大，釜溫控制偏低，造成S在釜內(nèi)分離，熔硫不好，部分單質(zhì)S隨清液流出進(jìn)而進(jìn)入緩沖槽，硫磺產(chǎn)量偏低，生硫增多。

措施：①通過系統(tǒng)控制增稠泡沫，穩(wěn)定泡沫泵流量及壓力＞0.6MPa，控制熔硫釜的清液溫度80-90℃，夾套蒸汽壓力0.35-0.45MPa,穩(wěn)定熔硫釜的處理能力。‚建議增加一臺Ф1000mm內(nèi)分式熔硫釜，以增加處理量。ƒ對長期運行的熔硫釜，將其內(nèi)部硫磺垢進(jìn)行定期清理。④利用藥劑對釜內(nèi)的硫垢、鹽垢進(jìn)行徹底清洗，發(fā)揮釜的處理能力。⑤改造放硫管的彎管變?yōu)閵A套短管，更換放硫閥為夾套三通球閥，有利于硫渣與硫磺的分離，防止堵塞。

6、加強(qiáng)系統(tǒng)儀表的維護(hù)檢修，保證流量能準(zhǔn)確反映系統(tǒng)各物質(zhì)流量已達(dá)到精確控制液汽比及再生鼓風(fēng)強(qiáng)度，穩(wěn)定系統(tǒng)運行及工藝指標(biāo)控制。

目前，靶式流量計不適應(yīng)脫硫液管線上的流量測定，出現(xiàn)故障后，在系統(tǒng)不停車、不排空管線的情況下無法進(jìn)行維修，建議現(xiàn)尋求一種超聲波流量計（多普勒法流量計），以滿足脫硫液的測量。

7、PDS堿法脫硫溶液的比重大于水，通常在1.2左右，由于泡沫帶液嚴(yán)重使泡沫液的比重變大，原設(shè)計的7.5Kw功率的減速機(jī)長期超負(fù)荷運轉(zhuǎn)而經(jīng)常故障停車。

措施：①改變泡沫質(zhì)量，減少帶液量。②更換15Kw減速機(jī)保證泡沫槽攪拌器穩(wěn)定運行（以實現(xiàn)）。

8、配堿加藥系統(tǒng)不合理，每班需將3T左右的Na2Co3提升到4m以上的槽體上部再投加，并且距離反應(yīng)槽較遠(yuǎn)，有堵塞加堿管道的可能，而且PDS活化加藥槽無攪拌，藥品活化溶解不徹底，影響系統(tǒng)催化劑濃度穩(wěn)定。

措施：在反應(yīng)槽旁新建一個地下配堿槽，減輕工人勞動強(qiáng)度，縮短加藥管道（以實現(xiàn)），在PDS活化配藥槽內(nèi)加入空氣攪拌管，利于PDS溶解及活化穩(wěn)定系統(tǒng)中PDS的濃度。

9、本系統(tǒng)為焦化工藝后置脫硫，脫硫系統(tǒng)位于粗苯洗苯塔后，在洗苯塔內(nèi)煤氣量大，煤氣空塔流速偏高，塔體捕霧層出現(xiàn)堵塞，洗油循環(huán)量大，操作溫度高，均會導(dǎo)致煤氣帶洗油進(jìn)入脫硫液中而污染脫硫液，使催化器事情活性，脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)惡化。

措施：①在穩(wěn)定塔后含苯的情況下，盡可能降低洗油的循環(huán)量，控制在85-95m3/h，夏季二段貧油＜28℃，終冷塔后煤氣溫度25-26℃，以減小煤氣帶油量，加強(qiáng)煤氣冷凝導(dǎo)出含油冷凝液。②定期利用檢修時間對洗苯塔捕霧層進(jìn)行清掃，保證捕集能力。③建議在洗苯塔后，脫硫塔前煤氣管道上增加1臺氣液分離器減少洗油帶人脫硫。

10、復(fù)鹽的生成與多種因素有關(guān)：

（1）脫硫液溫度：因再生反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，再生溫度的控制由脫硫液溫度控制，當(dāng)溫度升高時，反應(yīng)速度加快，當(dāng)溫度超過40℃使，復(fù)鹽生成量加大。

（2）溶液PH值的影響：當(dāng)溶液中Na2Co3濃度升高時，總堿度隨之增加，溶液中水解產(chǎn)生的OH濃度增大，PH值增大，有利于吸收反應(yīng)向正向移動，當(dāng)PH＞9.0時，復(fù)鹽生成速度加快。

（3）空氣量的影響：在脫硫液吸收硫化氫時伴隨副反應(yīng)的發(fā)生：2NaHS+2O2→Na2S2o3+H2O

當(dāng)再生出現(xiàn)空氣量過大，出現(xiàn)過氧化現(xiàn)象，使副反應(yīng)加速實現(xiàn)Na2S2o3濃度上升速度加快，復(fù)鹽增高。

（4）溶液循環(huán)量的影響

當(dāng)溶液循環(huán)量郭小時，溶液在再生塔內(nèi)停留時間過長而出現(xiàn)過氧化現(xiàn)象，復(fù)鹽增高。

（5）溶液系統(tǒng)復(fù)鹽累積，置換不積時，導(dǎo)致兩鹽濃度＞250g/l。

    措施：①根據(jù)溫度對復(fù)鹽的影響，嚴(yán)格控制煤氣溫度為35-40℃，減少復(fù)鹽產(chǎn)生。②控制Na2Co3的濃度在10-20g/l，保證溶液PH值在8.5-9.0之間，總堿度維持在30-40g/l之間。③穩(wěn)定再生空氣量，保證充分地充足的鼓風(fēng)強(qiáng)度，根據(jù)脫硫溶液的循環(huán)量確定最佳空氣量，當(dāng)溶液量達(dá)到1500m3/h左右時，空氣量保持在2000-25000m3/h，防止過氧化及塔盤沖翻。④加強(qiáng)溶液兩鹽的監(jiān)控，每天定量排除部分脫硫液，穩(wěn)定兩鹽溫度，同時提高提鹽車間的廢液處理量，減少廢液回配系統(tǒng)量而穩(wěn)定復(fù)鹽溫度。（焦化二廠生產(chǎn)技術(shù)科）